Ruotsalaisen Linköpingin yliopiston orgaanisen elektroniikan laboratorion tutkijat ovat ensimmäistä kertaa demonstroineet orgaanista akkua. Kyse on ns. "redox-virta-akusta", jolla on suuri kapasiteetti, jota voidaan käyttää tuuliturbiinien ja aurinkokennojen energian varastointiin, ja autojen virtapankkina.
Redox-virtausakut ovat kiinteitä paristoja, joissa energia sijaitsee elektrolyytissä, itse kennon ulkopuolella polttokennon tapaan. Niitä markkinoidaan usein ekologisina, koska ne avaavat mahdollisuuden varastoida esimerkiksi auringon ja tuulen ylimääräistä energiaa. Lisäksi näyttää siltä, että niitä on mahdollista ladata rajoittamattomasti.
Redox-virtausakut sisältävät kuitenkin usein vanadiinia, joka on harvinainen ja kallis metalli. Elektrolyytti, johon energiaa varastoidaan redox-virtausakkuun, voi olla vesipohjainen, mikä tekee akusta turvallisen käyttää. Tämä kuitenkin pienentää sen energiatiheyttä.
Laboratorion johtava tutkimusinsinööri Mikhail Vagin on tiimeineen onnistunut tuottamaan paitsi vesipohjaisen elektrolyytin myös orgaanisen materiaalin elektrodeja, mikä lisää energiatiheyttä huomattavasti. Tällä tavalla on mahdollista valmistaa täysin orgaanisia redox-virtausakkuja esimerkiksi auringon ja tuulen energian varastoimiseksi, millä voidaan tasoittaa kuormituksen vaihtelua sähköverkossa.
Elektrodeihin tutkijat käyttivät PEDOT-polymeeriä, jonka he seostivat kuljettamaan joko positiivisia ioneja (kationeja) tai negatiivisia ioneja (anioneja). Heidän kehittämänsä vesipohjainen elektrolyytti koostuu kinonimolekyylien liuoksesta, joka voidaan uuttaa metsästä löytyvistä materiaaleista.
- Kinonit voidaan johtaa puusta, mutta tässä olemme käyttäneet samaa molekyyliä yhdessä johtavan polymeerin PEDOTin eri varianttien kanssa. On käynyt ilmi, että ne ovat erittäin yhteensopivia keskenään, sanoo orgaanisen elektroniikan laboratorion johtava insinööri Viktor Gueskine.
Korkea yhteensopivuus tarkoittaa, että PEDOT-elektrodit auttavat kinonimolekyylejä vaihtamaan hapettuneen ja pelkistyneen tilan välillä ja luovat tällä tavalla protonien ja elektronien virtauksen.
Orgaanisten redox-virtausakkujen energiatiheys on edelleen pienempi kuin vanadiinia sisältävien paristojen, mutta ne ovat erittäin halpoja, täysin kierrätettäviä, turvallisia ja täydellisiä energian varastointiin ja kuormituksen vaihteluiden kompensointiin sähköverkossa. Tulevaisuudessa niitä voidaan nähdä vaikkapa sähköauton virtapankkina, tutkijat arvioivat.
